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Die Erfindung betrifft Innenzahnradpumpen, insbesondere
Innenzahnradpumpen für
die Verwendung als Schmierölpumpen
für Verbrennungskolbenmotoren.
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Bei üblichen Innenzahnradpumpen
entstehen bei Drehzahlen des Zahnradsatzes der Pumpen oberhalb von
7000 U/min so hohe Strömungsgeschwindigkeiten,
dass eine vollständige
Befüllung des
Zahnradsatzes nicht mehr möglich
ist. Durch die unvollständige
Befüllung
entsteht Kavitation. Mit dem Beginn der Kavitation knickt der volumetrische
Wirkungsgrad der Pumpe deutlich ab, das heißt der volumetrische Wirkungsgrad
verschlechtert sich.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung,
den volumetrischen Wirkungsgrad von Innenzahnradpumpen zu verbessern.
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Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradpumpe,
die ein Gehäuse,
wenigstens eine in dem Gehäuse
gebildete Zahnradkammer und wenigstens zwei in der Zahnradkammer
aufgenommene, in Zahneingriff befindlichen Zahnräder aufweist. Das eine der
Zahnräder
ist ein außenverzahntes,
inneres Zahnrad, das andere ist ein innenverzahntes, äußeres Zahnrad.
Die Zahnräder
sind um zueinander versetzte Drehachsen drehbar. In die Zahnradkammer münden an
einer Niederdruckseite, die auch als Saugseite bezeichnet wird,
wenigstens eine Einlassöffnung
und an einer Hochdruckseite wenigstens eine Auslassöffnung für ein von
der Pumpe zu förderndes
Fluid. Bei dem Fluid handelt es sich vorzugsweise um eine hydraulische
Flüssigkeit.
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Die Innenverzahnung des äußeren Zahnrads weist
wenigstens einen Zahn mehr auf als die Außenverzahnung des inneren Zahnrads,
vorzugsweise weist sie genau einen Zahn mehr auf. Die Verzahnungen
bilden Förderzellen,
die in Drehrichtung der Zahnräder
von einem Bereich tiefsten Zahneingriffs bis zu einem Bereich geringsten
Zahneingriffs auf der Niederdruckseite der Zahnradkammer expandieren, das
heißt
sich vergrößern, und
sich anschließend
von dem Bereich geringsten Zahneingriffs bis zu dem Bereich tiefsten
Zahneingriffs auf der Hochdruckseite der Zahnradkammer wieder verkleinern,
das heißt sie
bilden auf der Hochdruckseite komprimierende Förderzellen. Bei einem Drehantrieb
der Zahnräder wird
auf der Niederdruckseite der Zahnradkammer von den dort expandierenden
Förderzellen
Fluid angesaugt, über
den Bereich geringsten Zahneingriffs gefördert und von den komprimierenden
Förderzellen
auf der Hochdruckseite durch die wenigstens eine Auslassöffnung verdrängt.
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In Zahnfüßen der Außenverzahnung ist in dem Zahnfußgrund,
vorzugsweise exakt im Scheitel, je wenigstens eine Vertiefung gebildet,
die sich nach der Erfindung von einer Stirnseite der Außenverzahnung
nur bis in den Zahnfußgrund
erstreckt, das heißt
die erfindungsgemäßen Vertiefungen
sind zu der betreffenden Stirnseite der Außenverzahnung hin offen und
enden je in dem Zahnfußgrund.
Die erfindungsgemäß gebildete
Vertiefung erstreckt sich somit nicht von einer Stirnseite zu der
gegenüber
liegenden anderen Stirnseite der Außenverzahnung durchgehend,
sondern es verbleibt in den Zahnfüßen ein Steg, der an den Fußkreis der
Außenverzahnung heran
reicht und den Fußkreis
bestimmt. Sollten die Vertiefungen sich in der einen oder anderen
Ausführungsform
der Erfindung axial von einer Stirnseite bis zu der anderen Stirnseite
durchgehend erstrecken, so weisen sie jedoch an zumindest einer
der Stirnseiten eine größere radiale
Tiefe als in einem Bereich innerhalb des jeweiligen Zahnfußgrunds
auf, d.h. im Falle axial durchgehender Vertiefungen ist deren radiale
Tiefe nicht über
die gesamte axiale Länge
der betreffenden Vertiefung gleichmäßig, sondern es sind diese
Vertiefungen im Inneren des jeweiligen Zahnfußgrunds flacher als an wenigstens
einer der zwei Stirnseiten der Außenverzahnung. Die radiale Tiefe
der Vertiefungen kann insbesondere auch von einer flachsten Stelle
im Inneren des jeweiligen Zahnfußgrunds zu beiden Stirnseiten
der Außenverzahnung
hin zunehmen. Die Aussage über
den Tiefenunterschied gilt auch für die zuerst genannten Ausführungsformen,
in denen die Vertiefungen im Zahnfußgrund unter Verbleib eines
Stegs enden. Ebenso gilt die Aussage für Vertiefungen, deren radiale
Tiefe sich nur einmal, nämlich
an solch einem Steg oder an einer inneren Flachstelle, ändert.
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Durch die erfindungsgemäß gebildete
Vertiefung wird auf der Niederdruckseite der Zahnradkammer an der
Stirnseite, zu der die Vertiefung sich erstreckt, der Ansaugquerschnitt
der betreffenden Förderzelle
vergrößert. Andererseits
kann das Ausmaß der
Vergrößerung des
Volumens der Förderzelle
im Vergleich zu einer axial durchgehend mit gleichmäßiger Tiefe
sich erstreckenden Vertiefung bei gleichem Einlassquerschnitt an
der Stirnseite verringert werden. Mit zunehmender Drehzahl der Zahnräder werden
die nach radial auswärts
gerichteten, auf das Fluid wirkenden Fliehkräfte innerhalb der Förderzellen größer, was
zusätzlich
zu der Expansion der Förderzellen
auf der Niederdruckseite einen nach radial auswärts gerichteten Sog bewirkt.
Auf Grund der Fliehkraft wird das Fluid an das äußere Zahnrad gepresst, während am
inneren Zahnrad ohne die Vertiefungen ein leerer Raum verbliebe.
Dieser leere Raum wird auf Grund der erfindungsgemäßen Ausbildung der
Vertiefungen verringert, weil die Förderzellen im Vergleich zu
einfachen Förderzellen
einen vergrößerten Ansaugquerschnitt
an der Stirnseite und im Vergleich zu Förderzellen mit durchgehend
erstreckten Vertiefungen ein geringeres Zellenvolumen aufweisen.
Der Füllgrad
der Förderzellen
kann durch die optimale Ausnutzung der Fliehkraft zum Zwecke der Fluidansaugung
gesteigert werden. Der Kavitationsbeginn wird somit zu höheren Drehzahlen
verschoben. Des Weiteren sinkt der volumetrische Wirkungsgrad im
Drehzahlbereich oberhalb des Kavitationsbeginns weniger stark ab
als bei herkömmlichen
Innenzahnradpumpen.
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Die Tiefe jeder der Vertiefungen
wird in radialer Richtung auf die Zahnfußkontur ohne Vertiefung gemessen,
d.h. exakt im Scheitel wird sie auf den Fußkreis der Außenverzahnung
gemessen. Die Tiefe kann sich in einer einzigen Stufe ändern. Bevorzugt ändert sich
die Tiefe jedoch in axialer Richtung kontinuierlich von einer größten Tiefe
an der Stirnseite bis auf einen Minimalwert, vorzugsweise bis auf
den Wert "0". Hierdurch wird das Volumen der Vertiefung und der
betreffenden Förderzelle
gegenüber
einem einstufigen Abfall verringert. Die Größe eines bei hohen Drehzahlen
mit Fluid nicht gefüllten
Raums innerhalb der Förderzelle
wird dementsprechend in vorteilhafter Weise ebenfalls verringert.
Grundsätzlich
kann die auf die Vertiefung zurückzuführende Volumenvergrößerung gegenüber einem
einstufigen Abfall auch durch die Zunahme der Tiefe in mehreren Stufen
reduziert werden. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Tiefe in
axialer Richtung von einem größten Wert
an der Stirnseite der Außenverzahnung
bis zu einem geringsten Wert im Inneren des Zahnfußgrunds
degressiv abnimmt.
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Um das Verhältnis aus Ansaugquerschnitt
zu Förderzellenvolumen
weiter zu vergrößern und
dadurch zu optimieren, nimmt auch die in Umfangsrichtung der Außenverzahnung
gemessene Breite der Vertiefung von einem größten Wert an der Stirnseite in
axialer Richtung bis in das Innere des Fußgrunds ab, wobei auch diese
Abnahme vorzugsweise kontinuierlich verläuft. Einfach herstellbar und
nicht zuletzt deshalb bevorzugt, ist die Vertiefung im Zahnfußgrund kegelförmig ausgenommen
mit einem im Inneren des Fußgrunds
an dem Fußkreis
gerundet auslaufenden Ende.
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Die Vertiefung kann durch eine nachträgliche Bearbeitung
des inneren Zahnrads geformt werden, beispielsweise durch Einfräsen. Sie
kann insbesondere jedoch unmittelbar bei der Urformung des Zahnrads,
vorzugsweise bei einem Pressformen eines als Sinterteil gebildeten
Zahnrads geformt werden.
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So weit in den vorstehenden Ausführungen vorteilhafte
Merkmale nur in Bezug auf eine Vertiefung beschrieben werden, sollen
diese Ausführungen auch
für die
weiteren erfindungsgemäß gebildeten Vertiefungen
des inneren Zahnrads gelten, die vorzugsweise jeweils gleich ausgebildet
sind.
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Vertiefungen der erfindungsgemäßen Art können besonders
vorteilhaft an beiden Stirnseiten des inneren Zahnrads gebildet
sein, wobei zwischen den beiden axial erstreckten Vertiefungen eines
jeden Zahnfußgrunds
vorzugsweise ein Steg verbleibt, der bis an den Fußkreis der
Außenverzahnung
reicht, das heißt
den Fußkreis
berührt.
Die in diesem Fall zwei Vertiefungen innerhalb eines Zahnfußgrunds liegen
vorzugsweise im Scheitel des Zahnfußgrunds in einer axialen Flucht.
Ferner sind sie in bevorzugter Ausführung zu der axialen Mitte
des inneren Zahnrades spiegelsymmetrisch. Falls an beiden Stirnseiten je
eine oder eine durchgehende Vertiefung mündet, so ist vorzugsweise jeder
der beiden Stirnseiten gegenüberliegend
je wenigstens eine Einlassöffnung gebildet,
die in radialer Richtung die Mündungen
der Vertiefungen überdeckt.
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Vertiefungen der erfindungsgemäßen Art
an beiden Stirnseiten der Außenverzahnung
sind insbesondere dann von Vorteil, wenn in die Zahnradkammer an
beiden Stirnseiten des Zahnradlaufsatzes wenigstens je eine Einlassöffnung mündet. Einlassöffnungen
beiderseits des Zahnradlaufsatzes sind bei Innenzahnradpumpen üblich, die
für Verwendungen
im hohen Drehzahlbereich von über
7000 U/min vorgesehen sind, um auch bei solch hohen Drehzahlen eine
ausreichende Befüllung
der Förderzellen
auf der Niederdruckseite zu gewährleisten.
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Die wenigstens eine Auslassöffnung an
der Hochdruckseite kann in radialer Richtung eine ebenso große Erstreckung
wie die wenigstens eine Einlassöffnung
aufweisen, vorzugsweise ist sie in radialer Richtung jedoch schmaler
als die wenigstens eine Einlassöffnung,
und zwar um die radiale Tiefe der hier gegenüberliegend mündenden
Vertiefungen. Falls Vertiefungen zu beiden Stirnseiten der Außenverzahnung
münden
und zu beiden Stirnseiten je wenigstens eine Auslassöffnung ausgebildet
ist, decken auch diese wenigstens zwei Auslassöffnungen Förderzellen auf der Hochdruckseite
nur jeweils bis zu dem Zahnfußgrund
der Außenverzahnung
ab, nicht jedoch die Mündungen
der Vertiefungen. Der Erfindung entspricht es ferner, wenn im Falle
von zu beiden Stirnseiten der Außenverzahnung mündenden Vertiefungen
eine Auslassöffnung
oder in Richtung der Zahnräder
hintereinander mehrere Auslassöffnungen
nur an einer Stirnseite gebildet ist oder sind.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand
eines Ausführungsbeispiels
erläutert.
An dem Ausführungsbeispiel
offenbar werdende Merkmale bilden je einzeln und in jeder Merkmalskombination
die Gegenstände
der Ansprüche
vorteilhaft weiter. Es zeigen:
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1 eine
Innenzahnradpumpe in einer Ansicht,
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2 ein
inneres Zahnrad mit Vertiefungen, die sich je nur zu einer Stirnseite
des Zahnrads erstrecken,
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3 das
Zahnrad der 2 in einer
Ansicht auf eine seiner Stirnseiten,
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4 das
Zahnrad der 2 und 3 in einem axialen Teilschnitt
im Bereich einer der Vertiefungen,
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5 den über der
Drehzahl aufgetragenen volumetrischen Wirkungsgrad einer herkömmlichen Innenzahnradpumpe,
und
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6 den über der
Drehzahl aufgetragenen volumetrischen Wirkungsgrad einer erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe.
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1 zeigt
eine Innenzahnradpumpe mit einem Gehäuse 3, dessen Gehäusedeckel
abgenommen ist, um den Blick in eine Zahnradkammer 4 freizugeben.
Die Zahnradkammer 4 ist eine kreiszylindrische Kammer,
deren Wandungen von dem Gehäuse 3 und
dem abgenommenen Gehäusedeckel
gebildet werden. Die Wandungen bilden eine kreiszylindrische Innenmantelfläche und
zwei Stirnflächen,
die sich axial zugewandt gegenüber
liegen. Der Blick ist in 1 gegen
die rückwärtige dieser
beiden Stirnflächen
gerichtet. Diese rückwärtige Stirnfläche und
die kreiszylindrische Innenmantelfläche werden von dem Gehäuse und
die andere der Stirnwandungen wird von dem abgenommenen Gehäusedeckel
gebildet.
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Die Zahnradkammer 4 nimmt
einen Zahnradlaufsatz bestehend aus zwei Stirnzahnrädern auf, nämlich ein
inneres Zahnrad 1 und ein äußeres Zahnrad 2. Das
innere Zahnrad 1 sitzt verdrehgesichert auf einer Antriebswelle 8 und
ist zusammen mit der Antriebswelle 8 um deren Drehachse
D1 drehbar. Das äußere Zahnrad 2 ist
an der kreiszylindrischen Innenmantelfläche der Zahnradkammer 4 um
eine Drehachse D2 drehgelagert im Wege einer
Gleitlagerung. Die beiden Drehachsen D1 und
D2 verlaufen zueinander exzentrisch, d.h.
parallel versetzt, mit der Exzentrizität "e".
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Das innere Zahnrad 1 ist
mit einer Außenverzahnung 1a und
das äußere Zahnrad 2 ist
mit einer Innenverzahnung 2i versehen. Die beiden Verzahnungen 1a und 2i stehen
in einem kämmenden
Zahneingriff. Die Außenverzahnung 1a hat
einen Zahn weniger als die Innenverzahnung 2i. Die beiden
Verzahnungen 1a und 2i bilden in dem Zahneingriff
zwischen sich Förderzellen 7,
die ein von der Pumpe zu förderndes
Fluid führen.
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In die Zahnradkammer 4 münden an
deren hinteren Stirnfläche
eine Einlassöffnung 5 und
eine Auslassöffnung 6 für das Fluid.
Ebenso münden
an der von dem Gehäusedeckel
gebildeten vorderen Stirnfläche
eine weitere Einlassöffnung
und eine weitere Auslassöffnung,
die so wie die Einlassöffnung 5 und
die Auslassöffnung 6 geformt
sind. Die Einlassöffnung 5 ist über einen
in dem Gehäuse 3 gebildeten Niederdruckkanal
mit einem Fluideinlass und die Auslassöffnung 6 ist über einen
in dem Gehäuse 3 gebildeten
Hochdruckkanal mit einem Fluidauslass des Gehäuses 3 verbunden.
Die in dem Gehäusedeckel
gebildete Einlassöffnung
ist ebenfalls mit dem Niederdruckkanal und die in dem Gehäusedeckel
gebildete Auslassöffnung
ist ebenfalls mit dem Hochdruckkanal verbunden.
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Jede der Förderzelle 7 ist gegen
ihre in und gegen die Drehrichtung D benachbarten Förderzellen 7 zumindest
im Wesentlichen druckdicht abgeschlossen. Die Abdichtung der Hochdruckseite
der Zahnradkammer 4 von der Niederdruckseite erfolgt in
dem Bereich tiefsten Zahneingriffs durch die gegeneinander drückenden
Antriebszahnflanken und in dem Bereich geringsten Zahneingriffs
durch die einander gegenüber
liegenden Zahnköpfe
der Verzahnungen 1a und 2i. In axialer Richtung
bilden die Zahnräder 1 und 2 an
ihren Stirnseiten jeweils Dichtspalten mit den axial zugewandt gegenüber liegenden
Kammerstirnwandungen der Zahnradkammer 4, in denen die
Einlass- und die Auslassöffnungen
gebildet sind. In dem Bereich tiefsten Zahneingriffs und in dem
Bereich geringsten Zahneingriffs bilden die beiden Kammerstirnwandungen
jeweils einen Dichtsteg. Der jeweilige Dichtsteg erstreckt sich in
Drehrichtung D sowohl in dem Bereich tiefsten Zahneingriffs als
auch in dem Bereich geringsten Zahneingriffs zwischen den dort einander
zugewandten Enden der Einlassöffnung
und der Auslassöffnung
und trennt auf Grund seiner Dichtwirkung die jeweiligen Öffnungen
und dadurch letztlich die Niederdruckseite von der Hochdruckseite.
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Für
eine Fluidförderung
wird das innere Zahnrad 1 von der Antriebswelle 8 her
drehangetrieben, beispielsweise in die eingezeichnete Drehrichtung
D, und nimmt auf Grund des kämmenden
Zahneingriffs das äußere Zahnrad 2 in
die gleiche Drehrichtung D mit. Bei der Drehbewegung vergrößern sich
die Förderzellen 7 von
einem Bereich tiefsten Zahneingriffs ausgehend, in Drehrichtung
D bis zu einem Bereich geringsten Zahneingriffs, und verkleinern
sich wieder von dem Bereich geringsten Zahneingriffs bis zu dem
Bereich tiefsten Zahneingriffs. Durch die sich vergrößernden
Förderzellen 7 wird
in der Zahnradkammer 4 eine Niederdruckseite und durch
die sich verkleinernden Förderzellen 7 wird
in der Zahnradkammer 4 eine Hochdruckseite gebildet.
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Werden die beiden Zahnräder 1 und 2 drehangetrieben,
so wird auf der Niederdruckseite auf Grund der dort expandierenden
Förderzellen 7 Fluid über die
Einlassöffnung 5 und
die im Gehäusedeckel
gegenüber
liegend gebildete Einlassöffnung angesaugt
und in den Förderzellen 7 über den
Bereich geringsten Zahneingriffs auf die Hochdruckseite transportiert.
Auf der Hochdruckseite verkleinern sich die Förderzellen 7, so dass
das Fluid unter Druckerhöhung
durch die Auslassöffnung 6 und
die in dem Gehäusedeckel
gegenüber
liegend ausgebildete Auslassöffnung
verdrängt
wird und durch den sich an diese beiden Auslassöffnungen anschließenden Hochdruckkanal
zu dem Gehäuseauslass
und letztendlich zu einem mit dem Fluid zu versorgenden Aggregat
strömt.
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Das innere Zahnrad 1 der
Innenzahnradpumpe ist in 2 in
einer perspektivischen Darstellung und in 3 in der Ansicht der 1 einzeln dargestellt. In jedem der Zahnfüße der Außenverzahnung 1a sind
zwei Vertiefungen 10 gebildet, die sich von einem axial
mittleren Steg 11 ausgehend in axialer Richtung bis je
zu einer der beiden Stirnseiten des inneren Zahnrads 1 erstrecken.
Jede der Vertiefungen 10 mündet an nur einer der beiden
Stirnseiten des Zahnrads 1. Die beiden pro Zahnfuß gebildeten Vertiefungen 10 enden
in dem jeweiligen Zahnfuß und
bilden zwischen sich den Steg 11. Der zwischen den Vertiefungen 10 im
Grund eines jeden der Zahnfüße verbleibende
Steg 11 kann als Zahnfußprofil in bekannter Weise
gebildet sein, beispielsweise als Hypozykloide. Jeder der Stege 11 berührt den
Fußkreis
F der Außenverzahnung 1a,
d.h. die Stege 11 bestimmen den Fußkreis F. Eingezeichnet ist
in 3 ferner der Wälzkreis
W, der das Profil der Außenverzahnung 1a in
Zahnköpfe
und Zahnfüße teilt.
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Die Vertiefungen 10 weisen
im Querschnitt ein rundes Profil auf mit einer in Umfangsrichtung
gemessenen Breite B. Die Vertiefungen 10 weisen ihre größte Breite
B je an ihrer Mündungsstelle
an der Stirnseite des inneren Zahnrads 1 auf. In 3 ist diese größte Breite
B beispielhaft für
eine der Vertiefungen 10 eingezeichnet. Ebenfalls eingezeichnet
ist die Tiefe T im Scheitel des Zahnfußes beispielhaft für eine der
Vertiefungen 10. Die Tiefe T wird in radialer Richtung
gemessen und ist auf das in axialer Richtung über die Vertiefung 10 verlängert gedachte Zahnfußprofil
der Stege 11 bezogen. Auch ihre größte Tiefe T weisen die Vertiefungen 10 an
der Stirnseite des inneren Zahnrads 1 auf, an der sie münden. Von
der Mündungsstelle
an der Stirnseite bis zu dem Steg 11 nimmt die Tiefe T
in axialer Richtung kontinuierlich ab.
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4 zeigt
einen Bereich des inneren Zahnrads, in dem eine Vertiefung 10 gebildet
ist, in einem Schnitt. Die Schnittebene ist die Axial/Radial-Ebene, die
die Vertiefung 10 in zwei gleiche Hälften teilt. Die Vertiefung 10 weist
in dieser Schnittebene ihre jeweils größte Tiefe T in der zur Axial/Radial-Schnittebene
senkrechten Querschnittsebene auf. Die Vertiefung 10 flacht
von der Stirnseite des inneren Zahnrads 1 bis zu dem Steg 11 kontinuierlich
unter einem Neigungswinkel α ab.
Der abflachende Verlauf der Vertiefung 10 ist ferner in
einem geringen Ausmaß degressiv,
das heißt
der Neigungswinkel α,
gemessen auf die axiale Verlängerung
des Zahnfußprofils des
Stegs 11, nimmt von der Stirnseite bis zu dem Steg 11 ebenfalls
allmählich
ab. Allerdings läuft die Vertiefung 10 in
den Steg 11 schräg
ein, das heißt
der Neigungswinkel α ist
im Übergangsbereich
zwischen Vertiefung 10 und Steg 11 ungleich "0".
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Wie am besten in 2 zu erkennen ist, werden die Vertiefungen 10 je
von einer glatten Mantelfläche
im Grund von jedem der Zahnfüße gebildet. Die
Vertiefungen 10 sind je kegelförmig mit einem in einer radialen
Draufsicht runden Übergangsbereich in
das von dem jeweiligen Steg 11 gebildete Zahnfußprofil.
Die Erzeugende des von jeder der Vertiefungen 10 gebildeten
Kegels ist wegen des sich ändernden
Neigungswinkels α ein
wenig gekrümmt.
Die Form könnte
daher auch als hyperboloid bezeichnet werden. Eine gerade Kegelform
wäre ebenfalls
möglich.
Die in axialer Richtung nach radial auswärts konkave Form der Vertiefungen 10 ergibt
jedoch pro Vertiefung 10 ein vorteilhaft großes Verhältnis von
Mündungsquerschnittsfläche zu Volumen.
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Im Ausführungsbeispiel sind die Vertiefungen 10 exakt
im Scheitel der Zahnfüße gebildet,
mit der den Fußkreis
F im Scheitel schneidenden Axial/Radial-Ebene als Symmetrieebene.
Hiervon abweichende Formen sind jedoch ebenfalls denkbar. Vorteilhaft
ist es allerdings, wenn die Mündungen
der Vertiefungen 10 an der Stirnseite des inneren Zahnrads 10 in
dieser Weise geformt und angeordnet sind. Von diesen Mündungen
aus können
die Vertiefungen 10 jedoch durchaus auch gerade schräg oder bogenförmig zu
der Axialen zum jeweiligen Steg 11 hin auslaufen, um die
Einströmverhältnisse
in die betreffende Förderzelle 7 zu
beeinflussen.
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Die Einlassöffnung 5 und die Auslassöffnung 6 sind
in der hinteren Kammerstirnwandung als nierenförmige Öffnungen ausgenommen. Sie erstrecken
sich in Umfangsrichtung je über
mehrere Förderzellen 7,
wobei sie die betreffenden Förderzellen 7 radial überdecken.
Die Einlassöffnung 5 überdeckt ferner
radial auch die Vertiefungen 10. Die Auslassöffnung 6 erstreckt
sich radial nur bis zu dem Fußkreis
der Außenverzahnung 1a,
so dass unmittelbar aus den Vertiefungen 10 kein Fluid
verdrängt
wird. Das zu der Einlassöffnung 5 und
der Auslassöffnung 6 gesagte
gilt auch für
die Einlassöffnung
und die gegebenenfalls vorhandene Auslassöffnung in dem abgenommenen
Gehäusedeckel.
In dem Gehäusedeckel
kann, muss jedoch keine Auslassöffnung
gebildet sein. Bei der Drehbewegung der Zahnräder 1 und 2 überstreichen
daher die Vertiefungen 10 die Einlassöffnung 5 und die axial
zugewandt gegenüber
liegende Einlassöffnung
in dem Gehäusedeckel.
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In den 5 und 6 ist der volumetrische Wirkungsgrad
E über
der Drehzahl R des angetriebenen Zahnrads 1 aufgetragen. 5 zeigt den Verlauf des volumetrischen
Wirkungsgrads E für
eine Innenzahnradpumpe mit einem Zahnradlaufsatz ohne Vertiefungen,
und 6 zeigt zum Vergleich
den volumetrischen Wirkungsgrad E für eine Innenzahnradpumpe nach
der Erfindung. Im dargestellten Beispielfall bildet die Innenzahnradpumpe
die Schmierölpumpe für einen
Verbrennungshubkolbenmotor eines PKW oder LKW. Dies ist ein besonders
bevorzugtes Verwendungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe.
Die Einbausituation der Pumpe ist hierbei so, dass das angetriebene
Zahnrad, im Beispielfall das innere Zahnrad 1, mit einer
Drehzahl R von bis zu 14.000 Umdrehungen pro Minute (U/min) angetrieben
wird, das heißt
es wird von einer Kurbelwelle des Motors aus mit einer gegenüber der
Kurbelwelle übersetzten
Drehzahl angetrieben. Ab einer Antriebsdrehzahl von etwa 7.000 U/min
setzt bei der herkömmlichen
Pumpe die Kavitation ein. Ein Pfeil K deutet auf den Kavitationsbeginn.
Mit weiter zunehmender Drehzahl sinkt der volumetrische Wirkungsgrad
E ab.
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Der volumetrische Wirkungsgrad E
einer mit Ausnahme der erfindungsgemäßen Vertiefungen 10 baugleichen
Innenzahnradpumpe ist in der 6 im Vergleich
aufgetragen. Der Kavitationsbeginn K kann zu deutlich höheren Drehzahlen
verschoben werden. im Vergleichsfall konnte der Kavitationsbeginn
K zu einer um etwa 2.000 U/min höheren
Drehzahl verschoben werden. Ferner sinkt der volumetrische Wirkungsgrad
E in dem sich nach oben daran anschließenden Drehzahlbereich trotz
Kavitation weniger stark ab als bei der herkömmlichen Innenzahnradpumpe
ohne Vertiefungen.